某水果自动筛选装置

㈠ 某水果自动筛选装置如图1所示，它能将质量小于一定标准的水果目动剔除．其原理（图2）如下：R为压敏电阻

（1）由图可知，当检测点上没有水果时，R=100Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴根据欧姆定律可得，此时电路中的电流：
I=

U

R+R0

=

15V

100Ω+20Ω

=0.125A；
（2）当U₀=3V时，电路中的电流：
I₁=I₀=

U0

R0

=

3V

20Ω

=0.15A，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴压敏电阻两端的电压：
U₁=U-U₀=15V-3V=12V，
压敏电阻的阻值：
R=

U1

I1

=

12V

0.15A

=80Ω，
查图表得F=G=0.5N，
（3）G_水果=F=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，由图3得出对应压敏电阻的阻值为40Ω，
已知机械装置启动，电路中的电流：I₁=0.15A，
则R两端的电压U′=I₁R=0.15A×40Ω=6V，
AB之间的电压U_AB=15V-6V=9V，
则AB阻值R_AB=

UAB

I1

=

9V

0.15A

=60Ω，即AB之间应该换用阻值为60Ω的定值电阻R₀；
（4）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．
答：（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是0.125A；
（2）当机械装置启动时，水果对压敏电阻的压力小于0.5N时，水果将被推出传送带；
（3）AB之间应该换用阻值为60Ω的定值电阻R₀；
（4）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．

㈡ （2013南安市质检）某水果自动筛选装置（如图1所示），它能将质量小于一定标准的水果自动剔除．其原理如

（1）由图2可知，当检测点上没有水果时，R₁=100Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴根据欧姆定律可得，此时电路中的电流：
I_总=

U

R+R0

=

12V

100Ω+20Ω

=0.1A；
（2）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测；
（3）设压敏电阻R的功率最大时电流为I，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴压敏电阻R两端的电压：
U_R=U-U₀=U-IR₀=12-20I，
压敏电阻R的功率：
P_R=U_RI=（12-20I）I=-20（I-0.3）²+1.8，
∴当I=0.3A时，P_最大=1.8W，
此时压敏电阻R的阻值：
R′=

PR

I2

=

1.8W

(0.3A)2

=20Ω，
由图知R=20Ω时，F=5N，
∵G=F=5N，
∴水果质量：
m=

G

g

=

5N

10N/kg

=0.5kg．
答：（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是0.1A；
（2）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测；
（3）当压力改变时，压敏电阻R的最大功率是1.8W，此时在检测点上的水果质量是0.5kg．

㈢ 某水果自动筛选装置（如图所示），它能将质量小于一定标准的水果自动剔除．其原理如下：传送带上的水果经

（1）①质量小于250g的苹果时，压力F=G=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，
由图3可知，R=40Ω，
当闭合s₁，断开s₂时，R与R_AB串联，
由题意可知U_AB=3V，
根据串联电路的电压等于各分电压之和可得：
U_R=U-U_AB=9V-3V=6V，
∵I_AB=I_R=

UR

R

=

6V

40Ω

=0.15A，
∴由I=

U

R

得：R_AB=

UAB

IAB

=

3V

0.15A

=20Ω；
∵R₀=20Ω，
∴说明此时AB之间只有R₀连入；
②当质量小于100g的苹果被剔除时，压力为F′=G′=m′g=0.1kg×10N/kg=1N，
由图3可知，R′=60Ω，
∵I_AB′=I_R′=

UR

R′

=

6V

60Ω

=0.1A，
∴由I=

U

R

得：R_AB′=

UAB

IAB′

=

3V

0.1A

=30Ω；
∵R₀=20Ω，
∴说明此时AB之间R₀与R₁串联连入；
则R₁=R_AB′-R₀=30Ω-20Ω=10Ω．
（2）由上分析可知：当闭合s₁，断开s₂时，只有R₀连入；当闭合s₁，断开s₂时，R₀与R₁串联连入；
如图：
3.5N10N/kg=0.35kg=350g．
（4）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．
答：（1）R₁的阻值为10Ω；
（2）电路图如上图；
（3）当闭合s₁，断开s₂时，该电路消耗的总电功率为1.62w，此时在检测点上的水果质量是350g；
（4）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．